第7章 半导体器件

电工与电子技术基础（第四版）半导体器件第7章主要内容案例电源指示灯电路7.1半导体二极管7.2半导体三极管7.3场效应管【案例】电源指示灯电路第7章1.电路及工作过程LED200Ω3V＋－SR是限流保护电阻，当电源正常时，有电流流过发光二极管，发光二极管发光，指示电源接通或电源电路正常。2.电路元器件电阻200Ω一个发光二极管一个开关一个直流电源3V、万能版一块、连接导线若干【案例】电源指示灯电路第7章3.案例实施认真检查元器件，确保元件完好。对照电路，检查无误后，接上3V电源。若发光二极管不发光，应查找故障，直至正常为止。自己设计电路安装图，在万能版上安装元器件，并焊接。注意发光二极管的极性是否正确。【案例】电源指示灯电路第7章4.案例思考？若是交流220V交流电源的指示灯电路，应注意什么？

【案例】电源指示灯电路第7章7.1.1本征半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。纯净的半导体称为本征半导体。常用的本征半导体是硅和锗二晶体。7.1半导体二极管第7章＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4空穴自由电子共价健载流子复合本征激发电子电流空穴电流半导体中电子的数目增加，这种半导体导电主要靠电子，所以称为电子型半导体，又称N型半导体。其中自由电子是多数载流子，空穴为少数载流子。

1.N型半导体＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋5＋4＋4＋4＋4自由电子7.1半导体二极管第7章7.1.2杂质半导体半导体中空穴的数目增加，这种半导体导电主要靠空穴，因此称为空穴型半导体，又称P型半导体。其中空穴是多数载流子，电子是少数载流子。＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋4＋3＋4＋4＋4＋4空穴7.1半导体二极管第7章7.1.2杂质半导体

1.P型半导体通过一定的工艺，使一块P型半导体和一块N型半导体结合在一起时，在他们的交界处会形成一个特殊区域，称为PN结。1.PN结的形成7.1半导体二极管第7章7.1.3PN结及其单向导电性P型半导体N型半导体内电场

漂移扩散空间电荷区对多数载流子的扩散运动起阻碍作用有助于少数载流子的漂移运动扩散运动与漂移运动达到动态平衡PN结加上正向电压空间电荷区变窄内电场正向电流大外电场2.PN结单向导电性PN+++---7.1半导体二极管第7章7.1.3PN结及其单向导电性反向电流小PN结加上反向电压空间电荷区变宽内电场外电场PN+++---++++++------7.1半导体二极管第7章7.1.3PN结及其单向导电性PN结具有单向导电性。PN结加正向电压时电路中有较大电流流过PN结导通PN结加反向电压时电路中电流很小PN结截止。PN结单向导电性按材料不同分分类面接触型锗二极管按结构不同分硅二极管点接触型1.结构与类型阳极阴极

VD阴极PN阳极外壳PN结结构外形及符号7.1半导体二极管第7章7.1.4半导体二极管导通压降:硅管0.6-0.7V,锗管0.2-0.3V。反向击穿电压U(BR)死区电压:硅管0.5V,锗管0.1V。反向饱和电流U/V锗管正向特性10硅管I/mAO

20

4030201020死区电压μA0.51.01.5反向特性2.二极管的伏安特性7.1半导体二极管第7章7.1.4半导体二极管（1）最大整流电流IFM（2）最大反向工作电压URM（3）最大反向电流IRM（4）最高工作频率fM3.二极管的主要参数7.1半导体二极管第7章7.1.4半导体二极管1.硅稳压二极管阳极阴极VDZIZ△IZIZmAB△UZUZ2.发光二极管3.光电二极管U/V0.40.8－2－10－4－6－8－12I/mA

5

15

20

10O3020107.1半导体二极管第7章7.1.5

特殊二极管7.2.1三极管的基本结构、符号发射结集电结PNPNPNB

C

E集电区发射区

基区发射极集电极基极B

C

E

C

集电区发射区基区发射极集电极基极B

C

E

CB

C

E7.2半导体三极管第7章BECNNP基极发射极集电极集电区尺寸比发射区大基区很薄，杂质浓度最低发射区杂质浓度高常见外形7.2半导体三极管第7章7.2.1三极管的基本结构、符号以NPN型三极管为例，要使三极管具有电流放大作用，发射结要正向偏置，集电结要反向偏置。（1）发射区向基区发射电子（2）电子在基区扩散与复合（3）电子被集电极收集三极管内部载流子运动的过程7.2.2三极管的放大原理7.2半导体三极管第7章IB

ICIE发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。扩散到基区的电子只有少部分与基区的空穴复合，形成电流IB，其余扩散到集电结边缘。集电结反偏，从基区扩散来的电子漂移过集电结被集电结收集，形成IC。RB

RCUCC7.2.2三极管的放大原理7.2半导体三极管第7章RCRBIC＋－UCE＋－

μA

mA

V

V

UEBIBUBE

UCC

1.输入特性7.2.3三极管的特性曲线7.2半导体三极管第7章UBE/VIB/mA1.0O0.020.040.060.080.100.20.60.40.820℃UCE=0VUCE≥1VUCE/V105截止区IC/mAOIB=0放大区51020（μA）408060100120饱和区截止区：发射结和集电结均反偏，IB=0。放大区：发射结正向偏置，集电结反向偏置，IC=IB。饱和区：集电结、发射结正偏，饱和压降硅管UCES0.3V。7.2.3三极管的特性曲线7.2半导体三极管第7章2.输出特性1.电流放大系数（1）直流电流放大系数（2）交流电流放大系数2.极间反向电流（1）集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO（2）集电极和发射极之间的穿透电流ICEO3.极限参数（1）集电极最大允许电流ICM

（2）集电极最大允许耗散功率PCM

（3）极间反向击穿电压7.2.4三极管的主要参数7.2半导体三极管第7章7.3.1N沟道绝缘栅型场效应管的结构

漏极栅极

增强型

源极SGDP型硅衬底N＋N＋耗尽型SGDP型硅衬底N＋N＋增强型和耗尽型的区别在于是否有原始导电沟道。7.3场效应管第7章D

GSDGSUGSSGDP型硅衬底N＋N＋N沟道UDSID7.3场效应管第7章7.3.2N沟道增强型绝缘栅场效应管工作原理

1.漏极特性增强型场效应管的漏极特性是指UGS为常数时，ID随UDS的变化关系。截止区可变电阻区放大区UDS/VID/mA4V3VOUGS=1V2V2.转移特性增强型场效应管的转移特性是指UDS

为常数时，ID随UGS的变化关系。ID/mAUGS/VOUDS=常数UT无沟道有沟道7.3.3N沟道增强型绝缘栅场效应管特性曲线

7.3场效应管第7章UDS/VID/mA213－1－212O2468101282641014UGS=0饱和漏极电流漏极特性7.3.4N沟道耗尽型场效应管7.3场效应管第7章转移特性ID/mAUGS/VO2468101324UDS=10VIDSS－3－2－1UP夹段电压ID随UGS的增大而增大ID随UGS的减小而减小（1）开启电压（2）夹断电压（3）跨导（4）极限参数使用时除了不能超过极限参数处，还要特别